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Java线程与Linux内核线程的映射关系

Java 线程与 Linux 内核线程的映射关系 Linux 从内核2.6开始使用 NPTL （Native POSIX Thread Library） 支持，但这时线程本质上还轻量级进程。

Java 里的线程是由 JVM 来管理的，它如何对应到操作系统的线程是由 JVM 的实现来确定的。 Linux 2.6 上的 HotSpot 使用了 NPTL 机制， JVM线程跟内核轻量级进程有一一对应的关系 。线程的调度完全交给了操作系统内核，当然jvm还保留一些策略足以影响到其内部的线程调度，举个例子，在linux下，只要一个 Thread.run 就会调用一个 fork 产生一个线程。

Java 线程在 Windows 及 Linux 平台上的实现方式，现在看来，是内核线程的实现方式。这种方式实现的线程，是直接由操作系统内核支持的——由内核完成线程切换，内核通过操纵调度器（Thread Scheduler）实现线程调度，并将线程任务反映到各个处理器上。内核线程是内核的一个分身。程序一般不直接使用该内核线程，而是使用其高级接口，即轻量级进程（ LWP ），也即线程。这看起来可能很拗口。看图：

（说明：KLT即内核线程 Kernel Thread ，是“内核分身”。每一个KLT对应到进程P中的某一个轻量级进程 LWP （也即线程），期间要经过用户态、内核态的切换，并在 Thread Scheduler 下反应到处理器 CPU 上。）

这种线程实现的方式也有它的缺陷：在程序面上使用内核线程，必然在操作系统上多次来回切换用户态及内核态；另外，因为是一对一的线程模型， LWP 的支持数是有限的。

对于一个大型程序，我们可以 开辟的线程数量至少等于运行机器的cpu内核数量 。java程序里我们可以通过下面的一行代码得到这个数量：

Runtime.getRuntime().availableProcessors();

所以最小线程数量即时 cpu 内核数量。如果所有的任务都是计算密集型的，这个最小线程数量就是我们需要的线程数。开辟更多的线程只会影响程序的性能，因为线程之间的切换工作，会消耗额外的资源。如果任务是IO密集型的任务，我们可以开辟更多的线程执行任务。当一个任务执行 IO 操作的时候，线程将会被阻塞，处理器立刻会切换到另外一个合适的线程去执行。如果我们只拥有与内核数量一样多的线程，即使我们有任务要执行，他们也不能执行，因为处理器没有可以用来调度的线程。

如果线程有50%的时间被阻塞，线程的数量就应该是内核数量的2倍。如果更少的比例被阻塞，那么它们就是计算密集型的，则需要开辟较少的线程。如果有更多的时间被阻塞，那么就是 IO 密集型的程序，则可以开辟更多的线程。于是我们可以得到下面的线程数量计算公式：线程数量=内核数量 / (1 – 阻塞率)

我们可以通过相应的分析工具或者 java 的 management 包来得到阻塞率的数值。